Нуклеиновые кислоты. Репликация, транскрипция, трансляция. Посттрансляционная модификация белка.
Ингибиторы матричных синтезов.
Лекция для специальности Лечебное дело подготовлена доцентом кафедры общей и биологической химии ТГМУ О.А. Артюковой
2016 – 2017 учебный год
Основные вопросы, рассматриваемые на лекции:
Матричные биосинтезы.
Репликация. Строение репликативной вилки. ДНК-полимераза. ДНК-лигаза. Фрагменты Оказаки.
Репарация ДНК.
Транскрипция. Промоторы, терминаторы.
ДНК-зависимая РНК-полимераза.
Процессинг РНК. Малые ядерные РНК, их биологическая роль. Генетический код. т-РНК, строение и функции. Рибосомы.
Трансляция. Этапы синтеза белка (инициация, элонгация, терминация).
Посттрансляционная модификация. Фолдинг. Ковалентные преобразования радикалов аминокислот.
Ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот и белка.
Регуляция матричных биосинтезов.
Способность к переносу генетической информации является уникальным свойством живых организмов
Основной постулат молекулярной биологии демонстрирует поток информации в клетке:
РНК 
Белок
Матричные биосинтезы:
1. Репликация – синтез ДНК на матрице ДНК
2.Транскрипция – синтез РНК на матрице ДНК
3.Обратная транскрипция – синтез ДНК на матрице РНК
4.Трансляция – синтез белка на матрице РНК
Нарушение матричных биосинтезов несовместимо с жизнью клетки. Вещества, нарушающие матричные биосинтезы – антибиотики.
Репликация ДНК (биосинтез ДНК) – перенос всей информации от ДНК к ДНК.
Процесс происходит:
-во время деления клеток (S-фаза клеточного цикла)
-при размножении вирусов
Репликация обеспечивает воспроизведение генотипа в поколениях.
Процесс протекает в 3 стадии:
1.Инициация репликации
2.Элонгация репликации
3.Терминация репликации
Особенности репликации ДНК
|
1. |
Полуконсервативный механизм |
|
2. |
Образуется «репликативная вилка» |
(участвуют белки и фермент- хеликаза) |
||
|
3. |
Субстраты: дАТФ, дГТФ, дЦТФ, дТТФ. |
|
4. |
Направление синтеза: от 5`к 3-концу |
|
5. |
Непрерывный синтез лидирующей цепи |
|
(фермент ДНК–полимераза) |
|
|
6. |
Синтез фрагментов ОКАЗАКИ |
|
|
на противоположной цепи |
|
(сшивает фрагменты ДНК–лигаза) |
|
|
7. |
Скорость синтеза: 50 пар нуклеотидов/мин |
|
8. |
Ингибиторы репликации - |
|
противоопухолевые препараты |
|
|
(нарушают матричную функцию ДНК). |
|
Особенности репликации ДНК
Молекула ДНК человека имеет очень большие размеры, поэтому инициация синтеза ДНК происходит в нескольких точках хромосомы, которые называются точками инициации репликации, или ориджинами («оrigm») . Ориджины репликации имеют специфическую нуклеотидную последовательность.
Репарация ДНК- исправление ошибок синтеза или повреждений ДНК.
Факторы
повреждения
ДНК
Индуцированные |
Спонтанные |
УФО, ионизирующее |
(редко!) |
излучение, |
|
химические вещества |
|
В каждой клетке человека за сутки происходят тысячи повреждений ДНК. Повреждения структуры ДНК очень опасны!
Репарация ДНК.
Исправляют ошибки синтеза или повреждения ферменты системы репарации:
экзонуклеазы
эндонуклеазы
ДНК–полимераза ДНК-лигаза
РЕПАРАЦИЯ ВОЗМОЖНА, благодаря существованию
двухцепочечной ДНК (матрица-копия). РЕПАРАЦИЯ НЕОБХОДИМА для сохранения структуры генома.
НАРУШЕНИЕ СИСТЕМЫ РЕПАРАЦИИ ДНК
Причины
Снижение активности ферментов репарации (ферментопатии)
Повреждения комплементарных пар
на двух цепях ДНК
Последствия
Мутации
Развитие онкологических заболеваний
Программируемая гибель клетки (апоптоз)
Обратная транскрипция – процесс, характерный для РНК–содержащих вирусов - ретровирусов
(ВИЧ, онкогенные вирусы)
Процесс открыт американскими вирусологами М. Темином и Д. Балтимором
Нобелевская премия по физиологии и медицине,1978.
Ретровирусы способны вызывать синтез ДНК на матрице РНК, благодаря ферменту РНК-зависимой ДНК-полимеразе
(обратная транскриптаза, ревертаза).
Фермент многофункционален:
Геном |
РНК |
Белки |
клетки |
||
хозяина |
вируса |
вируса |
Ревертаза
Эффективных ингибиторов обратной транскриптазы пока не обнаружено.